不同濃度氯嘧磺隆對土壤微生物群落和土壤呼吸強度的影響

馬吉平　陳慶隆　陳柳萌　王洪秀　姚健　丁晨

摘要[目的] 研究不同濃度氯嘧磺隆的使用對土壤微生物群落和土壤呼吸強度的影響。[方法]通過實驗室模擬，研究不同濃度氯嘧磺隆對黃棕壤微生物（細菌、真菌和放線菌）種群數量和呼吸強度的影響。[結果]氯嘧磺隆的使用剛開始抑制土壤細菌和真菌的生長，14 d后促進其生長；低濃度氯嘧磺隆促進放線菌的生長，高濃度則抑制放線菌的生長；氯嘧磺隆會顯著抑制土壤呼吸作用。[結論]為研究氯嘧磺隆對土壤生態系統的影響提供理論依據。

關鍵詞氯嘧磺隆；土壤；微生物群落；呼吸強度

中圖分類號S154.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）09-02593-04

基金項目公益性行業科研專項（201103007，201203072）；江西省自然科學基金項目（20114BAB214018）。

作者簡介馬吉平（1981-），男，江蘇揚中人，助理研究員，從事環境微生物學研究。

氯嘧磺?。–hlorimuron-ethyl）是一種磺酰脲類除草劑，20世紀70年代中期由美國杜邦公司發現，于1986年在美國取得注冊登記并大規模商品化生產，90年代后開始在我國使用。氯嘧磺隆通過抑制乙酰乳酸合酶（ALS）的合成從而抑制植物根部和幼芽生長去除雜草，因其具有對大豆高度安全、殺草譜廣、可混性強等優點，特別是對苣荬菜、刺菜等大豆田惡性雜草的防治效果顯著，所以氯嘧磺隆及其復配制劑在我國的使用量較大[1]。氯嘧磺隆具有不易揮發、不易光解、半衰期較長等特點，在土壤中主要通過化學水解和土壤微生物的降解作用而消失[2-3]。

作為土壤生物群落中種類最多的一種，土壤微生物在土壤生態系統中發揮重要作用，土壤中大部分生物及化學轉化過程是通過土壤微生物的活動實現的。土壤微生物不僅對土壤營養元素的遷移轉化起著重要作用，而且也對土壤中環境污染物的分解、凈化和遷移轉化起著不可忽視的作用[4]。在使用過程中，除草劑進入土壤后，土壤微生物由于其對環境條件變化的敏捷反應而成為顯示土壤環境變化最顯著的類群，因此，研究除草劑對土壤微生物的影響已成為評價除草劑生態安全性的重要指標之一，也是除草劑生態毒理學研究的熱點之一[5-6]。土壤呼吸作用強度是衡量土壤微生物活性的重要指標，其變化可以反映土壤微生物的活躍程度。

關于氯嘧磺隆的使用對土壤微生物數量的影響研究較少，筆者采用實驗室模擬方法，研究不同濃度氯嘧磺隆對土壤微生物種群數量和土壤呼吸強度的影響，旨在探討氯嘧磺隆對土壤的生態效應，以便為土壤氯嘧磺隆污染的生態風險評價和防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試農藥和試劑。 95%氯嘧磺隆原藥，于江蘇常隆化工有限公司購買，其余試劑均為分析純。

1.1.2 供試土壤。 供試土壤為黃棕壤，其基本理化性質：pH 6.5，有機質13.23 g/kg，速效氮72.71 mg/kg，全氮0.85 g/kg，速效磷12.54 mg/kg，速效鉀126.53 mg/kg。土壤為從未使用過氯嘧磺隆的表層土壤（0～30 cm），土壤經風干過篩（Φ=2 mm）后備用。

1.1.3 培養基。 牛肉膏蛋白胨培養基（培養普通細菌用）：牛肉膏5.0 g/L，蛋白胨10.0 g/L，NaCl 5.0 g/L，pH 7.2。改良高氏1號培養基（培養放線菌用）：KNO3 1.0 g/L，FeSO4·7 H2O 001 g/L，K2HPO4 0.5 g/L，MgSO4·7 H2O 05 g/L，NaCl 0.5 g/L，淀粉20.0 g/L，pH 7.2。 馬丁氏培養基（培養真菌用）：K2HPO4 1.0 g/L，MgSO4·7 H2O 0.5 g/L，葡萄糖10.0 g/L，蛋白胨5.0 g/L，1%孟加拉紅水溶液3.3 ml/L，pH自然，臨用時添加25 mg/L鏈霉素[7]。

1.2方法取經處理的新鮮風干土5.0 kg，裝入底部帶有通氣孔的塑料小桶（上口直徑220 mm，底面直徑150 mm，高度160 mm）， 28 ℃預培養14 d后，向土壤中分別加入不同濃度的氯嘧磺隆，使其終濃度為0、5、10、20、50 μg/kg干土，將土樣攪拌均勻后置于28 ℃繼續培養。在整個試驗過程中，采用稱重法適時向各組處理中補充水分，使處理的含水量維持在20%。采用五點取樣法定期進行取樣，測定土壤中不同微生物種群的數量以及土壤呼吸強度。微生物種群數量的測定采用稀釋涂布計數法，對各組處理和對照分別進行系列梯度稀釋，取合適稀釋度的土壤懸液0.1 ml分別涂布于各個種群相應的培養基平板上，細菌和放線菌平板在30 ℃下培養7 d后進行計數，真菌平板在28 ℃下培養3 d后進行計數。土壤呼吸作用的測定采用密閉靜置培養法[8]。

1.3數據處理所有試驗進行3次重復，數據為3 次重復的平均值，數據用Excel、Stst2軟件進行分析處理，統計分析參考金益[9]的方法。

2 結果與分析

2.1 氯嘧磺隆對土壤微生物種群的影響

2.1.1 氯嘧磺隆對土壤細菌數量的影響。從圖1、表1可以看出，氯嘧磺隆對土壤細菌數量的影響很大。處理后7 d內，土壤細菌的數量受到明顯抑制，且抑制作用的程度和氯嘧磺隆的濃度成正相關，氯嘧磺隆的濃度越高，細菌受到的抑制作用也就越大。培養7 d后，細菌生長開始逐漸恢復，14 d左右恢復到接近對照的水平。14 d后，各個處理的細菌數量開始受到氯嘧磺隆的促進，且促進程度與氯嘧磺隆濃度成正相關。在28 d時，促進作用達到最高值，與對照相比達到顯著水平，其中20 μg/kg和50 μg/kg處理細菌數量與對照相比分別增加了11.62%和11.98%。28 d后，氯嘧磺隆對細菌的促進作用開始逐漸減小，49 d試驗結束時，低濃度處理（5、10 μg/kg干土）細菌數量基本恢復到對照水平，高濃度處理（20、50 μg/kg干土）細菌數量與對照相比仍有輕微增加。

2.2 氯嘧磺隆對土壤呼吸強度的影響從表2可以看出，土壤呼吸對氯嘧磺隆很敏感，在添加氯嘧磺隆后，各處理CO2的釋放量明顯受到一定程度的抑制，且抑制作用的程度與氯嘧磺隆濃度呈正比，氯嘧磺隆濃度越高，抑制作用越明顯；各處理隨著時間的延長，土壤呼吸強度逐漸降低，到28 d時，4組處理的土壤呼吸強度達到最低值，分別比對照下降了39.71%、42.04%、58.11%、45.11%，28 d后，除5 μg/kg處理仍繼續降低外，另3組處理土壤呼吸強度都有不同程度的恢復，但總體而言，到49 d試驗結束時，各處理的呼吸強度仍顯著低于對照水平。

3結論與討論

關于除草劑對土壤微生物的影響，已有學者進行了一些研究，吳小毛等[11]研究發現，仲丁靈處理土壤后在前期對土壤細菌和真菌均有一定的抑制作用，且抑制作用的程度與仲丁靈濃度成正比，處理7 d后，仲丁靈對土壤細菌和真菌表現為輕微的刺激作用；騰春紅[12]研究了不同濃度的氯嘧磺隆對土壤中細菌、真菌和放線菌的影響，發現使用氯嘧磺隆后30 d土壤中細菌和真菌的數量均顯著增加，而土壤中放線菌的數量則顯著減少；史偉等[13]研究了咪唑乙煙酸對土壤微生物和酶活性的影響，發現咪唑乙煙酸不會對土壤細菌數量產生明顯的影響，但其使用后土壤中真菌和放線菌數量均顯著增加；于健壘等[14]研究了乙草胺對土壤微生物數量的影響，發現其對土壤細菌、真菌、放線菌生長均會產生一定的抑制作用。從該研究結果可以看出，氯嘧磺隆對土壤細菌和真菌的影響結果較相似，都表現為在初期抑制土壤細菌和真菌數量，經過一段時間后抑制作用得到恢復并促進土壤細菌和真菌數量的增加，在28 d左右到達一個高峰后開始慢慢下降，氯嘧磺隆濃度越高，對土壤細菌和真菌抑制和促進程度越強。產生這種現象的原因，可能是由于在剛接觸氯嘧磺隆時，土壤細菌和真菌對其還不適應，因此在試驗初期，其生長受到了一定程度的抑制，經過一段時間的適應后，土壤細菌和真菌能夠利用添加的氯嘧磺隆作為其生長所需的碳源，促進自身的生長，但這種作用不是持續性的，隨著土壤中外源添加的氯嘧磺隆被慢慢的降解和利用，氯嘧磺隆的濃度開始逐漸降低，各組處理的細菌和真菌數量逐漸恢復。氯嘧磺隆對土壤放線菌生長的影響明顯和細菌、真菌不同，低濃度的氯嘧磺隆施藥土壤放線菌的數量有所增加，高濃度的氯嘧磺隆能嚴重抑制土壤放線菌的生長，這說明土壤放線菌比土壤細菌和真菌對氯嘧磺隆更為敏感。

土壤微生物可以利用土壤中的有機物作為其生長所需的能源物質，通過對其逐步分解利用，最終以二氧化碳和礦質養分的形式釋放，為土壤作物提供了可以利用的營養物質。土壤呼吸作用是土壤微生物群體代謝活動的主要外觀表現，反映了土壤微生物總的活性，也成為評價農藥安全性的一個重要指標[15]。李惠東等[16]研究了啶蟲脒對土壤微生物呼吸作用的影響，發現經啶蟲脒處理過的土壤，雖然對微生物二氧化碳的呼出量有一定的影響，但與對照相比均無顯著性差異，這說明啶蟲脒對土壤微生物的影響較弱；姜虎生等[17]研究了乙草胺、丁酯、春多多、氟樂靈4種常用除草劑對呼吸強度的影響，發現在初期4種除草劑對土壤呼吸強度均表現為輕微的激活作用，5 d后則出現一定的抑制作用，12 d后各處理土壤呼吸強度基本恢復到正常水平。該研究發現各組處理對土壤呼吸均有一定程度的抑制作用，高濃度處理對土壤呼吸的抑制作用表現得更為明顯，直到試驗結束時也達不到對照水平，該結果與前人對其他除草劑的研究存在差異，這說明土壤呼吸作用對氯嘧磺隆比較敏感。

氯嘧磺隆的使用會對土壤微生物及其活性產生一定的影響，尤其是高濃度處理，其影響在短期內很難恢復，因此，在田間施用氯嘧磺隆時一定要注意其使用量，使其濃度維持在土壤本身能夠接受的范圍內，否則就會破壞原有的土壤生態系統。

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